Ingegneria Industriale A.A. 2018/2019 Diario delle Lezioni - Fisica Generale 1 - Unisalento

Ingegneria Industriale A.A. 2018/2019
    Diario delle Lezioni - Fisica Generale 1

• 19/03/2019, 2 ore
  Introduzione al corso, approccio metodologico. Sviluppo storico della
  Fisica e sua organizzazione. Limiti di validità delle teorie fisiche. Esempi
  di unificazione (elettromagnetismo e modello standard). Definizione
  operativa di grandezze fisiche. Lunghezza, tempo, massa. Esempi di
  grandezze scala, dall’universo al nucleo atomico. Introduzione al calcolo
  vettoriale. Definizioni e algebra della somma e della differenza tra vettori.

• 20/03/2019, 2 ore
  Algebra dei vettori. Definizione di prodotto scalare e vettoriale. Esempi.
  Espressione dei vettori in componenti. Versori e sistemi di riferimento
  ortonormali. Prodotto scalare e vettoriale in componenti. Esempi di
  vettori paralleli, ortogonali e calcolo dell’angolo nello spazio tra due
  direzioni assegnate. Derivazione di teoremi e relazioni trigonometriche
  mediante l’uso dei vettori.

• 22/03/2019, 2 ore
  Cinematica e suoi obiettivi. Equazioni orarie del moto, vettore posizione,
  traiettoria, esempio. Spostamento finito e spostamento infinitesimo. Moto
  rettilineo, velocità media e velocità istantanea come limite della velocità
  media, esempio. La velocità istantanea come derivata. Determinazione
  dello spostamento di un corpo di assegnata velocità, esempio. Moto
  rettilineo uniforme. Accelerazione media ed accelerazione istantanea come
  limite dell’accelerazione media. Moto uniformemente accelerato.

• 26/03/2019, 2 ore
  Richiami alla definzione di vettore posizione, veloctà e accelerazione.
  Moto rettilineo.    Esempio di un una caduta di grave da quota
  assegnata. Esempio di un pallone lanciato verso l’alto. Moti curvilinei.
  Rappresentazione del moto attraverso l’ascissa curvilinea. Derivata
  temporale di versori variabili. Derivazione dei termini di accelerazione
  normale ed accelerazione tangenziale.

• 27/03/2019, 2 ore
  Richiami ai moti curvilinei e alla derivazione dei termini di accelerazione
  normale ed accelerazione tangenziale. Cerchio osculatore e raggio di
  curvatura. Caso particolare del moto circolare e del moto circolare
  uniforme. Definizione di periodo, frequenza e pulsazione. Definzione
  del vettore velocità angolare ω e del vettore accelerazione angolare α.
  Relazione tra velocità angolare, vettore posizione e vettore velocità nel

caso del moto circolare. Esempi di moto circolare.

• 28/03/2019, 2 ore
  Esercitazioni di Cinematica. Moti piani. Studio del moto di un
  proiettile. Gittata e massima quota. Determinazione delle condizioni
  di massima gittata. Traiettoria e luogo dei punti descritto dai massimi
  delle quota al variare dell’angolo di incidenza. Esercitazioni di cinematica
  estratti dai compiti di esame 11/7/2018 (piattaforma rotante) e 14/6/2018
  (intersezione di traiettorie di corpi in moto uniformemente accelerato).

• 02/04/2019, 2 ore
  Moti relativi, regole di trasformazione di velocità ed accelerazione nel
  passagio da un sistema di riferimento fisso ad uno mobile. Accelerazione
  di trascinamento ed accelerazione di Coriolis. Casi pratici: dipendenza
  dell’accelerazione di gravità dalla latitudine, deviazione verso oriente dei
  gravi per effetto del moto di rotazione della Terra.

• 03/04/2019, 2 ore
  Introduzione allo studio della dinamica del punto materiale. Limiti entro
  cui valgono le teorie della meccanica classica. Definizione operativa di
  forza. Primo principio della dinamica. Differenza tra sistemi inerziali
  e non inerziali. Secondo principio della dinamica. Massa inerziale
  (definizione dinamica) e massa gravitazionale. Forza peso e reazioni
  vincolari (vincoli lisci). Interazione gravitazionale. Unità di misura
  di una forza. Terzo principio, enunciato ed esempi mirati alla giusta
  individuazione della coppia azione-reazione. Esercitazioni sulla dinamica
  del punto materiale. Accelerazione di 2 masse legate da una fune e
  sottoposte all’azione di una forza orizzontale, caso particolare con fune
  di massa trascurabile e inestensibile.

• 04/04/2019, 2 ore
  Moto di una massa su un piano inclinato liscio. Determinazione della
  forza orizzontale da applicare ad un piano inclinato affinchè una massa
  posta su di esso (in assenza di attrito) non scivoli lungo il piano inclinato.
  Carrucola singola e doppia carrucola. Calcolo dell’accelerazione, della
  tensione e della condizione di equilibrio.

• 09/04/2019, 2 ore
  Forza di attrito radente, caratteristiche ed evidenze sperimentali. Cenni
  ai modelli di interpretazione microscopica. Forza di attrito radente
  in condizioni statiche ed in condizioni dinamiche. Piano inclinato con
  superficie scabra, condizione di equilibrio e caso dinamico. Caso di
  due masse collegate da una sbarra rigida su piano inclinato con attrito:
  considerazioni sul segno della tensione della sbarra in funzione dei
  coefficienti di attrito.

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• 10/04/2019, 2 ore
  Esercizio: stabilire quale configurazione è piu’ vantaggiosa per muovere
  un blocco su una superficie con attrito: ”spingere” o ”tirare”? Attrito
  viscoso, equazione di moto di una particella in presenza di forza peso
  ed attrito viscoso. Soluzione dell’equazione di moto con il metodo della
  separazione delle variabili, velocità limite. Leggi della dinamica nei sistemi
  di riferimento non inerziali.

• 11/04/2019, 2 ore
  Esercizi su sistemi di riferimento non inerziali. Pendolo in un vagone che
  accelera. Condizione di staticità per un blocco sulla superficie interna (con
  attrito) di un cilindro che ruota. Forza elastica ed oscillatore armonico.
  Evidenze sperimentali e legge di Hooke. Equazione differenziale associata
  al moto armonico. Determinazione della legge oraria tenendo conto delle
  condizioni iniziali. Studio analitico dell’andamento di posizione, velocità
  ed accelerazione ed interpretazione fisica. Pulsazione e periodo.
• 16/04/2019, 3 ore
  Studio del moto di due masse collegate da una molla e caso in cui
  le masse sono libere di cadere in verticale sotto l’azione della forza
  peso. Separazione tra moto del centro di massa e moto relativo. Moto
  armonico smorzato: andamento qualitativo delle soluzioni in funzione
  del tempo, sovrasmorzamento, smorzamento critico e sovrasmorzamento.
  Studio della dinamica del pendolo semplice nel sistema definito dall’ascissa
  curivilinea.    Equazione di moto.        Soluzione nel caso delle piccole
  oscillazioni e calcolo della tensione della fune in questa approssimazione.
  Determinazione del periodo.
• 17/04/2019, 3 ore
  Definizione del vettore quantità di moto e del vettore impulso di una forza.
  Definizione del vettore momento angolare rispetto ad un polo generico e
  calcolo della sua derivata rispetto al tempo e per un polo generico. Leggi
  di conservazione del momento angolare e della quantità di moto. Forze
  centrali e concetto di velocità areolare.
  Prime due leggi di Keplero. Esempio del bilanciere (due masse in rotazione
  rispetto ad un asse fisso) in varie configurazioni simmetriche e non rispetto
  all’asse di rotazione.
  Energia, considerazioni generali e principio di conservazione. Definizione
  di lavoro di una forza e sue unità di misura. Integrali di linea. Lavoro
  motore e lavoro resistente, esempi. Calcolo del lavoro di una forza generica
  lungo due cammini distinti.
• 24/04/2019, 3 ore
  Energia e lavoro, richiami alle definizioni. Definizione di energia cinetica,
  teorema dell’energia cinetica, utilità e significato. Semplici applicazioni.
  Lavoro compiuto dalla forza elastica e dalla forza di gravitazione
  universale. Dimostrazione della loro indipendenza dalla specificità del
  cammino scelto. Forze conservative. Definizione ed enunciato dei
  vari criteri equivalenti di conservatività per una forza. Concetto di
  differenziale esatto e definizione di gradiente. Definizione di energia

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potenziale. Principio di conservazione dell’energia meccanica. Esempi
  relativi all’utilizzo del principio di conservazione dell’energia meccanica.
• 2/05/2019, 2 ore (mattina)
  Principio di conservazione dell’energia meccanica, richiami ai concetti
  fondamentali e ai criteri di conservatività di una forza. Esempi: Blocchetto
  che scivola su una semicalotta di ghiaccio: angolo a cui si stacca. Dinamica
  ed energia potenziale. Studio delle forze in prossimità dei punti di
  stazionarietà della funzione energia potenziale. Posizioni di equilibrio
  stabile, instabile ed indifferente. Condizione di equilibrio come punto di
  stazionarietà dell’energia potenziale.
• 2/05/2019, 3 ore (pomeriggio)
  Applicazioni del principio di conservazione dell’energia meccanica
  al caso della dinamica dell’oscillatore armonico e del pendolo
  semplice. Determinazione della tensione della fune nel caso generale.
  Approssimazione delle piccole oscillazioni dal punto di vista dell’energia
  potenziale. Guida circolare, determinazione di velocità e reazione normale
  al variare dell’angolo e della tipologia di vincolo (caso di vincolo che
  “spinge” e “tira”, vedi appunti prof. Mancarella) Blocchetto che scivola
  su guida verticale e poi curva fino a raggiungere una guida orizzontale
  scabra con una molla a fondo corsa. Studio delle condizioni di equilibrio
  di un sistema di masse accoppiate a molle, mediante la definzione
  dell’energia potenziale complessiva del sistema e lo studio dei suoi punti
  di stazionarietà.
• 7/05/2019, 2 ore
  Dinamica dei sistemi, definizione di centro di massa. Estensione al caso
  dei corpi continui. Esempi di calcolo di centro di massa per una sbarretta
  con densit costante e con densità variabile. Definizione di forze interne e
  forze esterne. Prima equazione cardinale. Quantità di moto del centro di
  massa.
• 8/05/2019, 2 ore
  Richiami ai concetti base di dinamica dei sistemi. Seconda equazione
  cardinale. Proprietà del centro di massa rispetto all’applicazione della
  forza peso. Teorema di König per il momento angolare e per l’energia
  cinetica. Energia e lavoro per un sistema di punti materiali. Esempi.
• 9/05/2019, 2 ore
  Condizione di rigidità per un sistema di punti materiali. Gradi di libertà di
  un corpo rigido. Cinematica del corpo rigido nell’ambito della cinematica
  dei sistemi di riferimento in moto relativo. Moto traslatorio, moto
  rotatorio attorno ad un asse fisso. Definizione di momento di inerzia
  per un sistema discreto di punti materiali sotto il vincolo di rigidità e
  per un corpo rigido continuo. Relazione tra momento angolare e velocità
  angolare. Assi principali di inerzia.
• 14/05/2019, 2 ore

  Calcolo del momento di inerzia per una sbarra omogenea e per una sbarra
  la cui densità varia linearmente con la distanza dall’asse di rotazione.

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Momento di inerzia di un anello ed un disco di densità costante rispetto
  ad un asse passante per il loro centro. Esempi pratici con una ruota
  di bicicletta portata in classe. Esemplificazione della conservazione del
  momento angolare e della seconda equazione cardinale e quantificazione
  pratica.
• 15/05/2019, 2 ore
  Teorema di Huyghens-Steiner. Applicazione del terorema di Huyghens-
  Steiner al calcolo del momento di inerzia per una sbarretta rispetto ad un
  asse passante per il centro di massa. Energia cinetica per un corpo rigido
  nel caso di moto di pura traslazione, pura rotazione e roto-traslazione.
  Forze conservative e corpi rigidi. Lavoro delle forze interne. Energia
  potenziale per un corpo rigido. Principio di conservazione dell’energia
  meccanica per un corpo rigido.

• 21/05/2019, 2 ore
  Equazioni cardinali applicate al corpo rigido. Pendolo fisico: dinamica
  e calcolo del periodo delle piccole oscillazioni. Caso di un pendolo fisico
  cosituito da un disco con un foro. Periodo delle piccole oscillazioni.
• 22/05/2019, 2 ore
  Vincolo di puro rotolamento, relazione tra velocità angolare e velocità
  lineare del centro di massa. Esempio su moto di puro rotolamento: disco
  che rotola su un piano inclinato, minimo coefficiente di attrito statico (o
  massimo angolo di inclinazione ammesso) affinchè si mantenga il regime
  di puro rotolamento. Stesso esercizio ripetuto per una sfera.

• 23/05/2019, 2 ore
  Disco che rotola senza strisciare su una guida circolare (esercizio del
  “posacenere”). Equazione di moto come derivata rispetto al tempo dei
  temini di energia potenziale ed energia cinetica del sistema. Calcolo del
  periodo delle piccole oscillazioni. Analogie con il caso del pendolo semplice.
  Statica per un sistema costituito da corpi rigidi. Caso di una sistema di
  due sbarre di massa diversa saldate e tenute sospese tramite l’applicazione
  di una forza.
• 28/05/2019, 2 ore
  Urti: definizioni ed esempi pratici. Importanza degli urti in Fisica.
  Forze di natura impulsiva. Esempio della mazza da golf che colpisce una
  pallina, stima dell’intensità della forza di interazione. Conservazione o non
  conservazione della quantità di moto e dell’energia cinetica. Urti elastici,
  parzialmente anelstici, totalmente anelastici.          Urto unidimensionale
  completamente elastico tra due particelle puntiformi, relazione tra le
  velocità finali e quelle iniziali, casi limite.

• 29/05/2019, 2 ore
  Urto parzialmente anelastico di una particella contro un’altra particella
  inizialmente a riposo e poi in moto su una guida circolare. Caso del
  pendolo balistico. Urto tra una massa puntiforme ed una sbarra rigida
  in posizione verticale. Determinazione della velocità angolare subito dopo
  l’urto tramite e conservazione del momento angolare. Calcolo degli impulsi

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associati alla reazione vincolare ed alla forza impulsiva di contatto durante
  l’urto (applicazione delle equazioni cardinali).

• 30/05/2019, 2 ore
  Caso di un proiettile su un blocchetto che si muove su una superficie con
  attrito, urti istantanei e conservazione della quantità di moto.
  Esercitazioni sugli urti e puro rotolamento. Cenni alla teoria cinetica dei
  gas perfetti a partire da nozioni di base di meccanica. Modello statistico,
  ipotesi e finalità. Determinazione dell’equazione di stato dei gas perfetti
  in relazione a valori medi di grandezze derivate dalla meccanica. Nesso tra
  temperatura ed energia cinetica media per particella. Cenni al principio
  di equipartizione dell’energia.
• 05/06/2019, 2 ore
  Esercitazioni, con soluzioni di prove di esame relative a cinematica,
  statica dei sistemi e urti. Caso di una sbarra che puó scorrere su guide
  perpendicolari al cui estremo e’ fissata una molla.
• 06/06/2019, 2 ore
  Esercitazioni, con soluzioni di prove di esame relative a cinematica, statica
  dei sistemi e urti.

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